JP2010242522A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、大気中へのＨＣの排出を確実に抑制することを目的とする。
【解決手段】本発明の内燃機関の排気浄化装置は、ＨＣを吸着する機能を有する吸着材４２と、吸着材４２をバイパスするバイパス通路４４と、高温排気通路３０と、低温排気通路３２と、切換弁４６と、後流触媒３４とを備える。切換弁４６は、吸着材４２への入口５２を封鎖することにより高温排気通路３０および低温排気通路３２からの排気ガスをバイパス通路４４に流す吸着材封鎖状態と、バイパス通路４４への入口５４を封鎖することにより高温排気通路３０および低温排気通路３２からの排気ガスを吸着材４２に流すバイパス通路封鎖状態とに切り換え可能である。切換弁４６が吸着材封鎖状態にあるとき、低温排気通路３２からの排気ガスは、高温排気通路３０からの排気ガスと比べて、吸着材４２への入口５２に近い位置を流れる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

内燃機関が冷間始動された直後は、エンジン温度や吸入空気温度が低く、燃料が気化しにくいため、空燃比を理論空燃比より濃くする制御が行われる。このとき、未燃燃料成分であるＨＣ（炭化水素）が多量に排出される。また、冷間始動直後は、排気浄化触媒の温度が低いため、排気浄化触媒は、ＨＣを十分に浄化できる状態にない。このようなことから、冷間始動直後は、大気中へのＨＣ排出量が極めて多くなり易いという問題がある。

上記の問題を解決する方法として、ＨＣを一時的に吸着することのできる吸着材を排気通路に設け、冷間始動直後にエンジンから排出されるＨＣをその吸着材で捕捉することによって、大気中へのＨＣの排出を防止しようとする技術が提案されている。

吸着材は、その温度が所定の脱離開始温度以上になると、吸着したＨＣを脱離させる性質がある。このため、吸着材から脱離したＨＣを浄化するための触媒を吸着材の後流側に設ける必要がある。

特開２００８−１０６６９６号公報には、Ｖ型エンジンの一方のバンクに接続された分岐排気通路と、他方のバンクに接続された分岐排気通路とが合流した主排気通路に、吸着材と、吸着材から脱離したＨＣを浄化するための後流触媒とを設けた排気浄化装置が開示されている。そして、この装置では、吸着材の温度が、脱離開始温度を超えた場合には、短い方の分岐排気通路に対応するバンクの気筒群については燃料カットを行い、長い方の分岐排気通路に対応するバンクの気筒群については燃料カットを行わずに燃料供給を行う。片方のバンクの気筒群について行われる燃料カットは、空気を排気通路に流すことにより、脱離ＨＣを酸化するための余剰酸素を供給することを目的とするものである。

特開２００８−１０６６９６号公報

燃料カットを行うことによって空気が排気通路に送られると、後流触媒の温度が低下する。上記従来の排気浄化装置は、分岐排気通路が短く、放熱量の少ない方のバンクの気筒群について燃料カットを行うことにより、後流触媒の温度低下を少しでも抑制することを狙ったものである。

触媒の活性温度は、一般に、３００℃程度である。一方、吸着材からＨＣの脱離が開始する脱離開始温度は、例えば８０〜１００℃程度である。上記従来の排気浄化装置では、吸着材と後流触媒とが直列に接続されているため、吸着材に常に排気ガスが流れ続ける。このため、吸着材の温度は、始動後、すぐに脱離開始温度に到達してしまう。その時点で、後流触媒の温度は、まだ、活性温度より遥かに低い。よって、上記従来技術のような後流触媒の温度低下抑制策を図ったとしても、吸着材からＨＣが脱離し始めたときに、後流触媒はＨＣを浄化できる状態ではなく、大気中へのＨＣの排出を防止することはできない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、大気中へのＨＣの排出を確実に抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気浄化装置であって、
ＨＣを吸着する機能を有する吸着材と、
前記吸着材をバイパスするバイパス通路と、
高温排気通路と、
前記高温排気通路を通る排気ガスに比して温度が低い排気ガスが通る低温排気通路と、
前記吸着材への入口を封鎖することにより、前記高温排気通路および前記低温排気通路からの排気ガスが前記バイパス通路に流れるようにする吸着材封鎖状態と、前記バイパス通路への入口を封鎖することにより、前記高温排気通路および前記低温排気通路からの排気ガスが前記吸着材に流れるようにするバイパス通路封鎖状態とに切り換え可能な切換装置と、
前記吸着材および前記バイパス通路の下流側に配置され、前記吸着材から脱離したＨＣを浄化可能な後流触媒とを備え、
前記切換装置が前記吸着材封鎖状態にあるとき、前記低温排気通路からの排気ガスは、前記高温排気通路からの排気ガスと比べて、前記吸着材への入口に近い位置を流れることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記吸着材と前記バイパス通路とを隔てる隔壁を備え、
前記切換装置が前記吸着材封鎖状態にあるとき、前記低温排気通路からの排気ガスは、前記高温排気通路からの排気ガスと比べて、前記隔壁に近い位置を流れることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記切換装置は、前記高温排気通路からの排気ガスが前記バイパス通路に流れるようにし、且つ、前記低温排気通路からの排気ガスが前記吸着材に流れるようにする第３の状態に、更に切り換え可能であることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記切換装置を前記バイパス通路封鎖状態として排気ガスを前記吸着材に流すことにより、前記吸着材にＨＣを吸着させる吸着処理を実行する吸着制御手段と、
前記吸着処理の終了後であって、前記後流触媒が活性化した後に、前記高温排気通路からの排気ガスを前記バイパス通路に流し、且つ、前記低温排気通路からの排気ガスを前記吸着材に流すことにより、前記吸着材からＨＣを強制的に脱離させる強制パージを実行する強制パージ手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記切換装置を前記バイパス通路封鎖状態として排気ガスを前記吸着材に流すことにより、前記吸着材にＨＣを吸着させる吸着処理を実行する吸着制御手段と、
前記吸着処理の終了後であって、前記後流触媒が活性化した後に、排気ガスの少なくとも一部を前記吸着材に流すことにより、前記吸着材からＨＣを強制的に脱離させる強制パージを実行する強制パージ手段と、
前記後流触媒に吸蔵されている酸素の量を算出する酸素吸蔵量算出手段と、
前記酸素吸蔵量算出手段により算出された前記後流触媒の酸素吸蔵量が所定値未満である場合には、前記強制パージの実行を禁止する禁止手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記切換装置を前記バイパス通路封鎖状態として排気ガスを前記吸着材に流すことにより、前記吸着材にＨＣを吸着させる吸着処理を実行する吸着制御手段と、
前記吸着処理の終了後であって、前記後流触媒が活性化した後に、排気ガスの少なくとも一部を前記吸着材に流すことにより、前記吸着材からＨＣを強制的に脱離させる強制パージを実行する強制パージ手段と、
前記吸着材および前記バイパス通路より上流側の排気系に二次空気を供給する二次空気供給装置と、
前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチとする燃料増量を伴うことなしに前記二次空気供給装置を作動させる作動確認制御と、前記強制パージとを同時期に実行させる同期手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第７の発明は、第１乃至第６の発明の何れかにおいて、
前記切換装置を前記バイパス通路封鎖状態として排気ガスを前記吸着材に流すことにより、前記吸着材にＨＣを吸着させる吸着処理を実行する吸着制御手段と、
前記吸着処理の終了後であって、前記後流触媒が活性化した後に、排気ガスの少なくとも一部を前記吸着材に流すことにより、前記吸着材からＨＣを強制的に脱離させる強制パージを実行する強制パージ手段と、
前記高温排気通路の上流に二次空気を供給する第１の二次空気供給装置と、
前記低温排気通路の上流に二次空気を供給する第２の二次空気供給装置と、
前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチとする燃料増量制御を伴うことなしに前記第１の二次空気供給装置を作動させる第１の作動確認制御と、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチとする燃料増量制御を伴うことなしに前記第２の二次空気供給装置を作動させる第２の作動確認制御とを、時間をずらして別々に行う作動確認手段と、
前記第２の作動確認制御と、前記強制パージとを同時期に実行させる同期手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第８の発明は、第７の発明において、
前記作動確認手段は、前記第２の作動確認制御に先立って前記第１の作動確認制御を行うことを特徴とする。

第１の発明によれば、排気ガス中のＨＣを吸着材に吸着させるＨＣ吸着処理が終了した後は、切換装置によって吸着材封鎖状態に切り換えることにより、排気ガスをバイパス通路に通すことができる。これにより、排気ガスが吸着材を通過しない状態となるので、吸着材の温度上昇を抑制することができる。ただし、切換装置が吸着材封鎖状態になっても、封鎖されている吸着材への入口の隙間から吸着材側へ漏れ出る排気ガスの影響により、吸着材の温度は徐々に上昇する。第１の発明によれば、このときの吸着材の温度上昇を緩やかにすることができる。すなわち、第１の発明によれば、切換装置が吸着材封鎖状態にあるとき、低温排気通路からの排気ガスは、高温排気通路からの排気ガスと比べて、吸着材への入口に近い位置を流れる。このため、封鎖されている吸着材への入口の隙間から吸着材側へ漏れる排気ガスは、比較的低温な排気ガスである。このため、吸着材側へ漏れる排気ガスの影響による吸着材の温度上昇を確実に抑制することができる。また、第１の発明によれば、低温排気通路からの排気ガスだけでなく、高温排気通路からの比較的高温の排気ガスを後流触媒に流入させることができる。このため、後流触媒の温度を十分早期に活性温度以上まで上昇させることができる。これらのことから、第１の発明によれば、後流触媒の温度が活性温度に到達するまでの間、吸着材の温度を、ＨＣの脱離が開始する脱離開始温度より低い温度に、確実に抑えることができる。すなわち、後流触媒が活性化するまでの間、ＨＣを確実に吸着材に保持することができる。よって、吸着材から脱離したＨＣを後流触媒で確実に浄化することができ、脱離ＨＣが大気中へ排出されてしまうことを確実に防止することができる。更に、吸着材に溜まったＨＣの自然パージを行う場合においては、吸着材の温度上昇速度が緩やかであるので、ＨＣを徐々に脱離させることができる。このため、後流触媒に脱離ＨＣを少しずつ流入させることができるので、脱離ＨＣをより確実に浄化することができる。

第２の発明によれば、切換装置が吸着材封鎖状態にあるとき、低温排気通路からの排気ガスは、高温排気通路からの排気ガスと比べて、吸着材とバイパス通路とを隔てる隔壁に近い位置を流れる。すなわち、隔壁に接触する排気ガスは、高温排気通路からの排気ガスではなく、低温排気通路からの、比較的低温の排気ガスである。このため、ＨＣ吸着処理の終了後、バイパス通路を流れる排気ガスから隔壁を介して吸着材へ伝熱する熱量を少なくすることができるので、吸着材の温度上昇をより確実に抑制することができる。よって、後流触媒が活性化するまでの間、ＨＣをより確実に吸着材に保持することができる。

第３の発明によれば、吸着材に溜まったＨＣを強制的にパージする場合に、高温排気通路からの排気ガスをバイパス通路に流し、且つ、低温排気通路からの排気ガスを吸着材に流すことができる。このような強制パージによれば、低温排気通路からの比較的低温の排気ガスによって吸着材のＨＣをパージすることができるので、ＨＣの脱離速度を抑制することができる。このため、脱離ＨＣを少しずつ後流触媒に流入させることができ、脱離ＨＣをより確実に浄化することができる。また、強制パージのとき、高温排気通路からの高温の排気ガスは吸着材を通らないので、この高温排気ガスが吸着材によって熱を奪われることなく、そのまま後流触媒へ流入する。このため、後流触媒の温度低下を抑制することができ、後流触媒の活性状態をより確実に維持することができる。よって、脱離ＨＣを後流触媒でより確実に浄化することができる。

第４の発明によれば、ＨＣ吸着処理の終了後、後流触媒が活性化した後に、高温排気通路からの排気ガスをバイパス通路に流し、且つ、低温排気通路からの排気ガスを吸着材に流すことにより、ＨＣの強制パージを実行することができる。このような強制パージによれば、低温排気通路からの比較的低温の排気ガスによって吸着材のＨＣをパージすることができるので、ＨＣの脱離速度を抑制することができる。このため、脱離ＨＣを少しずつ後流触媒に流入させることができ、脱離ＨＣをより確実に浄化することができる。また、強制パージのとき、高温排気通路からの高温の排気ガスは吸着材を通らないので、この高温排気ガスが吸着材によって熱を奪われることなく、そのまま後流触媒へ流入する。このため、後流触媒の温度低下を抑制することができ、後流触媒の活性状態をより確実に維持することができる。よって、脱離ＨＣを後流触媒でより確実に浄化することができる。

第５の発明によれば、後流触媒の酸素吸蔵量が十分であることを条件として、強制パージの実行を許可することができる。このため、強制パージによって脱離したＨＣが後流触媒に流入したときに、後流触媒内が酸素不足となることをより確実に防止することができる。このため、脱離ＨＣを後流触媒でより確実に浄化することができる。

第６の発明によれば、燃料増量を伴うことなしに二次空気供給装置が駆動された場合に、強制パージを同期して実行することができる。これにより、二次空気の注入によって生じた余剰酸素を有効に活用して、吸着材からの脱離ＨＣを浄化することができる。

第７の発明によれば、高温排気通路側の第１の二次空気供給装置の作動確認と、低温排気通路側の第２の二次空気供給装置の作動確認とが時間的に別々に実行される場合において、低温排気通路側の第２の二次空気供給装置の作動確認に同期して、強制パージを実行することができる。これにより、より低温な排気ガスによって吸着材のＨＣをパージすることができるので、ＨＣの脱離速度を更に抑制することができる。このため、脱離ＨＣを少しずつ後流触媒に流入させることができ、脱離ＨＣをより確実に浄化することができる。

第８の発明によれば、高温排気通路側の第１の二次空気供給装置の作動確認が、低温排気通路側の第２の二次空気供給装置の作動確認に先立って行われる。この際に注入された二次空気によって高温排気通路側に余剰酸素が生じるので、余剰酸素が後流触媒に流入する。その結果、後流触媒の酸素吸蔵量が増加する。このようにして、強制パージの前に、後流触媒の酸素吸蔵量を予め上昇させることができる。よって、吸着材から脱離したＨＣを後流触媒でより確実に浄化することができる。

本発明の実施の形態１における内燃機関の排気浄化装置の構成を説明するための模式的な図である。 吸着装置の内部構造を示す断面図である。 吸着装置の内部構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態１の内燃機関を制御する装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 ＨＣ吸着処理の実行中および終了後における吸着材の温度変化を示す図である。 ＨＣ吸着処理の終了後、自然パージがなされるまでの間における吸着材の温度上昇と、単位時間当たりに吸着材４２脱離するＨＣの量の変化とを表したグラフである。 吸着装置の内部構造を示す断面図である。 後流触媒の酸素吸蔵量を推定する方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態４における内燃機関の排気浄化装置の構成を説明するための模式的な図である。 本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関の排気浄化装置の構成を説明するための模式的な図である。図１に示すように、本実施形態の内燃機関１０は、Ｖ型８気筒である。ただし、本発明における内燃機関の気筒数および気筒配置は、特に限定されるものではない。内燃機関１０は、車両（自動車）等の動力源として用いられる。

内燃機関１０の各気筒には、ピストン、燃焼室、吸気弁、排気弁、点火プラグ、燃料インジェクタ等が設けられている。

内燃機関１０の二つの気筒群（バンク）を備えている。各気筒群は、それぞれ、４個の気筒を含んでいる。一方の気筒群（以下「第１気筒群」と称する）を構成する４個の気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド１２によって集合される。排気マニホールド１２を出た排気ガスは、スタートコンバータ１４に流入する。スタートコンバータ１４を通過した排気ガスは、アンダーフロアコンバータ１６に流入する。アンダーフロアコンバータ１６を通過した排気ガスは、排気通路１８を通って、吸着装置２０に流入する。

他方の気筒群（以下「第２気筒群」と称する）を構成する４個の気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド２２によって集合される。排気マニホールド２２を出た排気ガスは、スタートコンバータ２４に流入する。スタートコンバータ２４を通過した排気ガスは、アンダーフロアコンバータ２６に流入する。アンダーフロアコンバータ２６を通過した排気ガスは、排気通路２８を通って、吸着装置２０に流入する。

スタートコンバータ１４，２４およびアンダーフロアコンバータ１６，２６は、それぞれ、酸素吸蔵機能を有し、ＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘの三成分を同時に浄化可能な三元触媒作用を有する触媒コンバータである。本実施形態では、これらのスタートコンバータ１４，２４およびアンダーフロアコンバータ１６，２６のような通常の排気浄化触媒の下流側に、吸着装置２０および後流触媒３４を設けたことにより、従来の排気浄化装置と比べて、エミッションを更に低減することが可能となる。以下、吸着装置２０および後流触媒３４について、詳細に説明する。

図１に示すように、排気通路２８は、排気通路１８よりも長い。このため、排気ガスが排気通路２８を通過する間の温度低下幅は、排気ガスが排気通路１８を通過する間の温度低下幅よりも大きい。従って、排気通路２８から吸着装置２０に流入する排気ガスの温度は、排気通路１８から吸着装置２０に流入する排気ガスの温度より低い。そこで、以下の説明では、吸着装置２０の入口付近の部分の排気通路１８を「高温排気通路３０」と称し、吸着装置２０の入口付近の部分の排気通路２８を「低温排気通路３２」と称する。

吸着装置２０を通過した排気ガスは、後流触媒３４に流入する。後流触媒３４は、吸着装置２０が備える吸着材４２から脱離したＨＣを浄化（酸化）可能な触媒コンバータである。この後流触媒３４は、酸素吸蔵機能を有していることが望ましい。後流触媒３４が酸素吸蔵機能を有している場合には、吸着材４２から脱離したＨＣが後流触媒３４に流入した際に、排気ガス中の酸素が不足していた場合であっても、後流触媒３４が吸蔵酸素を放出することにより、ＨＣを酸化することができる。このため、吸着材４２から脱離したＨＣをより確実に浄化することができる。

排気マニホールド１２とスタートコンバータ１４との間には、スタートコンバータ１４に流入する排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ３６が設置されている。また、排気マニホールド２２とスタートコンバータ２４との間には、スタートコンバータ２４に流入する排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ３８が設置されている。そして、後流触媒３４には、その触媒床温を検出する触媒温度センサ４０が設置されている。

図２および図３は、吸着装置２０の内部構造を示す断面図である。図２に示すように、吸着装置２０には、高温排気通路３０および低温排気通路３２が接続されている。高温排気通路３０と低温排気通路３２とは、吸着装置２０に対する接続部の付近まで、相互に独立して設けられている。吸着装置２０のケーシングの内部には、吸着材４２と、吸着材４２をバイパスするバイパス通路４４とが設けられている。また、吸着装置２０のケーシングの内部には、切換弁４６と隔壁４８とが更に設けられている。

吸着材４２は、例えばゼオライトなどを含んでおり、排気ガス中のＨＣを一時的に吸着することができる。吸着材４２の温度が所定の脱離開始温度（例えば８０〜１００℃）以上になると、吸着されたＨＣは、吸着材４２から脱離し始める。

バイパス通路４４は、吸着材４２に並行して設けられた通路である。このバイパス通路４４に排気ガスを通すことにより、吸着材４２を通さずに排気ガスを吸着装置２０の下流側に流すことができる。バイパス通路４４は、隔壁４８によって、吸着材４２と隔てられている。

高温排気通路３０は、吸着材４２への入口５２よりも、バイパス通路４４への入口５４に近い位置に接続されている。これに対し、低温排気通路３２は、バイパス通路４４への入口５４よりも、吸着材４２への入口５２に近い位置に接続されている。

切換弁４６は、回動可能に設置された板状の羽で構成されている。切換弁４６は、アクチュエータ５０の駆動により、図２に示す位置と図３に示す位置とに変位する。図２に示す状態（以下「バイパス通路封鎖状態」と称する）では、バイパス通路４４への入口５４が切換弁４６によって封鎖される。このため、高温排気通路３０から流入する排気ガスと、低温排気通路３２から流入する排気ガスとは、共に、吸着材４２への入口５２側へ流れて、吸着材４２を通過する。

一方、図３に示す状態（以下「吸着材封鎖状態」と称する）では、吸着材４２への入口５２が切換弁４６によって封鎖される。このため、高温排気通路３０から流入する排気ガスと、低温排気通路３２から流入する排気ガスとは、共に、バイパス通路４４への入口５４側へ流れて、バイパス通路４４を通過する。すなわち、この状態では、高温排気通路３０および低温排気通路３２からの排気ガスは、吸着材４２を通らずに吸着装置２０を出る。

図４は、本実施形態の内燃機関１０を制御する装置のブロック図である。内燃機関１０には、各気筒に設けられた燃料インジェクタを含む燃料噴射装置５６と、各気筒に設けられた点火プラグを含む点火装置５８と、吸入空気量を制御するために吸気通路に設けられたスロットル弁６０と、内燃機関１０のクランク軸（出力軸）の回転角度を検出するクランク角センサ６２と、吸入空気量を検出するエアフローメータ６４と、内燃機関１０の冷却水の温度を検出する水温センサ６６とが設けられている。これら各種のセンサおよびアクチュエータは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７０に電気的に接続されている。更に、ＥＣＵ７０には、前述した空燃比センサ３６，３８と、触媒温度センサ４０と、切換弁４６のアクチュエータ５０とが電気的に接続されている。

内燃機関１０の冷間始動直後は、内燃機関１０からＨＣ（未燃燃料成分）が多く排出される。その一方で、スタートコンバータ１４，２４やアンダーフロアコンバータ１６，２６が未活性の状態であるため、ＨＣを十分に浄化することができない。そこで、本実施形態では、内燃機関１０の冷間始動直後は、排気ガスを吸着材４２に流入させ、吸着材４２によってＨＣを捕捉するＨＣ吸着処理を実行することとした。これにより、大気中へのＨＣの排出を抑制することができる。

図５は、ＨＣ吸着処理を行うために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンによれば、まず、車両のイグニッションスイッチがオンになっているかどうかが判別される（ステップ１００）。イグニッションスイッチがオンになっていない場合、すなわち、内燃機関１０が始動されていない場合には、切換弁４６は、図３に示す吸着材封鎖状態の位置とされる（ステップ１０６）。つまり、排気ガスが吸着材４２に流入しない状態とされる。

一方、上記ステップ１００で、イグニッションスイッチがオンになっている場合には、次に、水温センサ６６で検出される内燃機関１０の冷却水温ethwが所定値β未満であるか否かが判別される（ステップ１０２）。冷却水温ethwがβ以上である場合には、内燃機関１０は暖機された状態にあると判断できる。この場合には、スタートコンバータ１４，２４あるいはアンダーフロアコンバータ１６，２６が活性化していると判断できる。すなわち、スタートコンバータ１４，２４やアンダーフロアコンバータ１６，２６によってＨＣを十分に浄化することができるので、ＨＣを吸着材４２で吸着するＨＣ吸着処理は必要はないと判断できる。そこで、この場合には、切換弁４６が吸着材封鎖状態の位置とされる（ステップ１０６）。これにより、吸着装置２０に流入した排気ガスは、吸着材４２を通らずに、バイパス通路４４を通過する。

これに対し、上記ステップ１０２で冷却水温ethwがβ未満であった場合には、内燃機関１０が冷間始動されたものと判断することができる。よって、この場合には、ＨＣ吸着処理を実行する必要があると判断できる。吸着材４２によってＨＣを吸着する場合には、切換弁４６が図２に示すバイパス通路封鎖状態の位置とされる（ステップ１０８）。従って、吸着装置２０に流入した排気ガスは、バイパス通路４４を通らずに、吸着材４２を通過する。これにより、排気ガス中のＨＣを吸着材４２によって捕捉することができ、大気中へのＨＣの排出を回避することができる。

本実施形態では、ＨＣ吸着処理を終了すべきタイミングを、積算空気量を用いて判定することとしている（ステップ１０４）。積算吸入空気量とは、エアフローメータ６４で検出される吸入空気量を、内燃機関１０の始動時から積算した値である。スタートコンバータ１４，２４の温度が活性温度（例えば３００℃）以上まで上昇すれば、内燃機関１０から排出されるＨＣをスタートコンバータ１４，２４によって十分に浄化することができるので、ＨＣ吸着処理を終了してもよい。冷間始動後のスタートコンバータ１４，２４の温度は、積算吸入空気量に基づいて推定することができる。そこで、ステップ１０４では、積算吸入空気量が所定の判定値Ａ未満であるか否かが判別される。ステップ１０４で、積算吸入空気量が判定値Ａ未満であった場合には、スタートコンバータ１４，２４の温度は、まだ活性温度に達していないと推測できる。そこで、この場合には、切換弁４６をバイパス通路封鎖状態の位置とすることにより、ＨＣ吸着処理が続行される（ステップ１０８）。

これに対し、ステップ１０４で、積算吸入空気量が判定値Ａ以上であった場合には、スタートコンバータ１４，２４の温度は、既に活性温度に達していると推測できる。そこで、この場合には、切換弁４６を吸着材封鎖状態の位置とすることにより、ＨＣ吸着処理が終了される（ステップ１０６）。

ＨＣ吸着処理の終了後は、後流触媒３４の温度が所定の活性温度（例えば３００℃）に達するまでの間、吸着材４２の温度が脱離開始温度（例えば８０〜１００℃）より低い温度に維持されるようにしなければならない。後流触媒３４の温度が活性温度に達する前に吸着材４２の温度が脱離開始温度に到達してしまうと、吸着材４２からＨＣが脱離し始め、その脱離ＨＣが、後流触媒３４で浄化できずに、大気中へ排出されてしまうからである。

図６は、ＨＣ吸着処理の実行中および終了後における吸着材４２の温度変化を示す図である。図６に示すように、ＨＣ吸着処理の実行中、すなわち排気ガスが吸着材４２を通過している最中には、排気ガスの熱によって、吸着材４２の温度が急激に上昇する。それだけではなく、ＨＣ吸着処理が終了した後、すなわち排気ガスが吸着材４２ではなくバイパス通路４４を通過するようになった後も、吸着材４２の温度は、上昇が止まらず、徐々に上がり続ける。これは、切換弁４６が吸着材封鎖状態の位置になっても、実際には排気ガスが吸着材４２側へ漏れることを完全に防止することはできないため、少量の漏れた排気ガスが吸着材４２に流れるためである。また、バイパス通路４４を通る排気ガスの熱が吸着材４２に伝熱することによっても吸着材４２の温度が上昇する。

一般的に言って、内燃機関１０からの排気経路距離が遠い位置に吸着装置２０を配置すれば、吸着装置２０に流入する排気ガスの温度が低くなるので、吸着材４２の温度上昇を抑制することができる。このため、吸着材４２にＨＣを保持する上では有利となる。しかしながら、吸着装置２０に流入する排気ガスの温度を低くすると、吸着装置２０の下流側に位置する後流触媒３４の温度が上昇しにくくなり、後流触媒３４が活性化しにくくなるので、吸着材４２から脱離したＨＣを浄化することが困難になる。本実施形態によれば、このような背反を次のようにして解決することができる。

本実施形態では、次のようにして、ＨＣ吸着処理終了後の吸着材４２の温度上昇速度を抑制することができる。ＨＣ吸着処理終了後の状態、すなわち切換弁４６が吸着材封鎖状態にあるときには、図３に示すように、低温排気通路３２からの排気ガスの流れ７２は、高温排気通路３０からの排気ガスの流れ７４と比べて、切換弁４６に近い位置（吸着材４２への入口５２に近い位置）を流れる。このため、切換弁４６と入口５２との隙間から漏れて吸着材４２へ流れる排気ガスは、高温排気通路３０からの排気ガスではなく、低温排気通路３２からの排気ガスになる。すなわち、吸着材封鎖状態のときに吸着材４２側に漏れ出す排気ガスは、比較的低温の排気ガスである。これにより、本実施形態では、ＨＣ吸着処理終了後における吸着材４２の温度上昇を確実に抑制することができる。

また、本実施形態では、切換弁４６が吸着材封鎖状態の位置にあるときに、低温排気通路３２からの排気ガスの流れ７２は、高温排気通路３０からの排気ガスの流れ７４と比べて、隔壁４８に近い位置を流れる。すなわち、隔壁４８に接触する排気ガスは、高温排気通路３０からの排気ガスではなく、低温排気通路３２からの、比較的低温の排気ガスである。これにより、バイパス通路４４を流れる排気ガスから隔壁４８を介して吸着材４２へ伝熱する熱量を少なくすることができる。このため、本実施形態では、ＨＣ吸着処理終了後における吸着材４２の温度上昇をより確実に抑制することができる。
その一方で、後流触媒３４の温度上昇に対しては高温排気通路３０からの排気ガスも十分に寄与するので、後流触媒３４を確実に活性化させることができる。

図６では、上述したような本発明の実施例における吸着材４２の温度上昇を、実線のグラフで示している。一方、図６中の一点鎖線で示すグラフは、吸着装置に流入する排気ガスが高温と低温とに分かれておらず、高温の排気ガスのみが吸着装置に流入するように構成した比較例における吸着材の温度上昇を示している。この図に示すように、本発明の実施例によれば、上述したような理由により、比較例の場合と比べて、ＨＣ吸着処理終了後の吸着材４２の温度上昇速度を遅くすることができる。このため、比較例と比べて、吸着材４２の温度が脱離開始温度に到達するまでの時間を長くすることができる。よって、後流触媒３４の温度が活性温度に達するまでの間、吸着材４２の温度を脱離開始温度より低い温度に確実に抑えることができる。すなわち、吸着材４２から脱離したＨＣが後流触媒３４で浄化できずに大気中へ排出されてしまうことを確実に防止することができる。

ところで、吸着材４２に溜まったＨＣをパージする（除去する）方法としては、自然パージと強制パージとがある。強制パージとは、後流触媒３４の温度が活性温度に到達した後に、切換弁４６を操作して吸着材４２に排気ガスを積極的に流すことにより、吸着材４２の温度を強制的に上昇させて、吸着材４２からＨＣを脱離させる方法である。これに対し、自然パージとは、ＨＣ吸着処理が終了した後は吸着材４２に積極的に排気ガスを流すことはせずに、吸着材４２側へ漏れる排気ガスの影響や伝熱の影響によって吸着材４２の温度を自然に上昇させることにより、吸着材４２からＨＣを脱離させる方法である。本実施形態では、自然パージによって吸着材４２からＨＣを脱離させる場合について説明する。

図７の下段のグラフは、ＨＣ吸着処理の終了後、自然パージがなされるまでの吸着材４２の温度上昇を表している。一方、図７の上段のグラフは、単位時間当たりに吸着材４２から脱離するＨＣの量（すなわちＨＣの脱離速度）の変化を表している。

図７に示すように、吸着材４２の温度が脱離開始温度に到達するとＨＣの脱離が始まり、吸着材４２の温度が更に上昇するに従い、ＨＣの脱離が続いていく。そして、吸着材４２の温度が所定の脱離終了温度に到達した時点で、ほぼすべてのＨＣが脱離し終わる。前述したように、比較例の場合には、吸着材の温度上昇速度が速い。よって、吸着材温度が脱離開始温度から脱離終了温度まで上昇するのに要する時間が短い。このため、短時間のうちにＨＣが脱離するので、多量の脱離ＨＣが一気に後流触媒に流入することになる。その結果、たとえ後流触媒が活性化していたとしても、脱離ＨＣの浄化処理が追いつかなくなり、一部の脱離ＨＣがすり抜けて大気中へ排出されるおそれがある。

これに対し、本実施形態では、前述したように、吸着材４２の温度上昇速度を抑制することができる。それゆえ、本発明の実施例によれば、図７に示すように、吸着材４２の温度が脱離開始温度から脱離終了温度まで上昇するのに要する時間が長くなる。このため、比較的長い時間をかけてＨＣが脱離するので、脱離ＨＣが少しずつ後流触媒３４に流入する。よって、脱離ＨＣを後流触媒３４で確実に浄化することができ、大気中への脱離ＨＣの排出を確実に防止することができる。

なお、本実施形態では、高温排気通路３０の排気ガス温度と、低温排気通路３２の排気ガス温度との違いが、高温排気通路３０に至る排気通路１８と、低温排気通路３２に至る排気通路２８との長さの違いに起因するものとして説明したが、本発明では、排気ガス温度の違いの原因は排気通路の長さの違いに限定されるものではない。すなわち、高温排気通路に至る排気通路と、低温排気通路に至る排気通路との長さが等しい場合であっても、低温排気通路に至る排気通路にのみ冷却装置（例えば、冷却フィンやウォータージャケットなど）を設けることによって、排気ガス温度差を生じさせるようにしてもよい。

また、本実施形態では、吸着材４２とバイパス通路４４とが共通のケーシング内に一体的に設けた例について説明したが、本発明では、バイパス通路が吸着材のケーシングと別体で設けられていてもよい。しかしながら、本実施形態のように吸着材４２とバイパス通路４４とを一体的に設けた場合の方が、省スペース化が図れる点で好ましい。更に、吸着材４２とバイパス通路４４とを一体的に設けることにより、ＨＣ吸着処理の終了後、吸着材４２の温度を、脱離開始温度より少し低い適度な温度に保温することができる。このため、ＨＣをパージする際に、速やかにパージ状態に移行することができるという利点もある。これに対し、バイパス通路が吸着材のケーシングと別体で設けられている場合には、ＨＣ吸着処理が終了して排気ガスがバイパス通路を通過するようになると、吸着材が冷えてしまうので、自然パージが困難となる。更に、強制パージを行う場合でも、吸着材を脱離開始温度以上に上昇させるのに時間がかかり、強制パージの終了が遅れるという点で不利となる。

上述した実施の形態１においては、切換弁４６およびアクチュエータ５０が前記第１の発明における「切換装置」に相当している。また、ＥＣＵ７０が図５に示すルーチンの処理を実行することにより前記第４乃至第７の発明における「吸着制御手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

前述した実施の形態１では、吸着材４２に溜まったＨＣを自然パージによって脱離させることとしている。これに対し、本実施形態では、強制パージを実施することによって、吸着材４２に溜まったＨＣを脱離させる。

吸着材４２に溜めることのできるＨＣの量には限界がある。このため、万一、吸着材４２に溜まったＨＣがパージされないうちに内燃機関１０が停止された場合には、次回の冷間始動時に吸着材４２によって除去できるＨＣの量がその分だけ少なくなってしまう。そのような場合には、排気ガス中のＨＣを吸着材４２で除去し切れないおそれがある。吸着材４２に溜まったＨＣが自然パージされることを待っていると、その間に内燃機関１０が停止される可能性が生じてくるので、上記のような事態が生ずるおそれがある。

これに対し、後流触媒３４が活性化した後に強制パージを実施するようにすれば、吸着材４２に溜まったＨＣを速やかにパージすることができる。このため、冷間始動された内燃機関１０が短時間のうちに停止されるような場合であっても、その前に吸着材４２のＨＣを確実にパージすることができる。よって、次回の冷間始動時にも吸着材４２によってＨＣを十分に吸着することができる。

また、本実施形態では、強制パージを行う際に、すべての排気ガスを吸着材４２に流すのではなく、低温排気通路３２からの排気ガスのみを吸着材４２に流すこととした。このような排気ガスの流れは、切換弁４６を図８に示す位置に変位させることによって、実現することができる。

図８に示すように、切換弁４６は、図２に示す位置と図３に示す位置との中間位置に変位可能になっている。図８に示す状態では、吸着材４２への入口５２と、バイパス通路４４への入口５４との間が、切換弁４６によって遮断される。このため、高温排気通路３０から流入する排気ガスは、バイパス通路４４へと流れ、低温排気通路３２から流入する排気ガスは、吸着材４２へと流れる。すなわち、低温排気通路３２からの排気ガスのみが吸着材４２を通過し、高温排気通路３０からの排気ガスは、吸着材４２を通過せずにバイパス通路４４を通って吸着装置２０を出る。

本実施形態では、図８に示すような状態で強制パージを実施することにより、次のような利点がある。
（１）低温排気通路３２から流入する比較的低温の排気ガスを吸着材４２に流すので、吸着材４２の温度上昇速度を緩やかにすることができる。このため、吸着材４２に溜まったＨＣを徐々に脱離させることができるので、脱離ＨＣを少しずつ後流触媒３４に流入させることができる。よって、後流触媒３４内が酸素不足になることを確実に防止することができるので、脱離ＨＣを確実に浄化することができる。すなわち、脱離ＨＣが後流触媒３４をすり抜けて大気中に排出されることを確実に防止することができる。
（２）高温排気通路３０から流入する高温の排気ガスが吸着材４２を通らないので、この高温排気ガスが吸着材４２によって熱を奪われることなく、そのまま後流触媒３４へ流入する。このため、後流触媒３４の温度低下を抑制することができ、後流触媒３４の活性状態をより確実に維持することができる。よって、吸着材４２から脱離したＨＣを後流触媒３４でより確実に浄化することができる。

上述した実施の形態２においては、図８に示す状態が前記第３の発明における「第３の状態」に相当している。また、ＥＣＵ７０が、切換弁４６を図８に示す状態として強制パージを実行することにより、前記第４の発明における「強制パージ手段」が実現されている。

実施の形態３．
次に、図９および図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

吸着材４２に溜まったＨＣの強制パージを実行する場合には、後流触媒３４に十分に酸素が吸蔵されていることが望ましい。後流触媒３４の酸素吸蔵量が十分であれば、脱離ＨＣが後流触媒３４に流入したときに後流触媒３４内が酸素不足となることをより確実に防止することができるので、脱離ＨＣをより確実に浄化することができるからである。

そこで、本実施形態では、後流触媒３４の酸素吸蔵量を推定し、その推定値が所定の基準値を超えていることを条件として、強制パージの実行を許可することとした。図９は、後流触媒３４の酸素吸蔵量を推定する方法を説明するための図である。以下の説明では、スタートコンバータ１４，２４およびアンダーフロアコンバータ１６，２６を総称して「上流触媒」と言う。

図９の横軸は、上流触媒の上流側に供給された余剰酸素を積算した量を示している。前述したように、上流触媒は、酸素吸蔵機能を有している。このため、排気ガス中の余剰酸素は、まず、上流触媒に吸蔵される。よって、上流触媒の酸素吸蔵能力を超えて余剰酸素が溢れ出すまでは、後流触媒３４に余剰酸素は流入しないので、後流触媒３４の酸素吸蔵量はゼロに維持される。すなわち、上流触媒の酸素吸蔵能力を超えた分の余剰酸素が後流触媒３４に流入し、吸蔵される。

以下の説明では、図９に示すように、上流触媒の最大酸素吸蔵量をecmaxとし、上流触媒から余剰酸素が溢れ出すときの酸素量閾値をecminとし、強制パージが許可される基準値となる後流触媒３４の酸素吸蔵量をαとする。また、内燃機関１０の第１気筒群に対して設けられたスタートコンバータ１４およびアンダーフロアコンバータ１６を「第１上流触媒」と称し、第２気筒群に対して設けられたスタートコンバータ２４およびアンダーフロアコンバータ２６を「第２上流触媒」と称する。

図１０は、本実施形態における強制パージ制御を行うためにＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンによれば、まず、強制パージを行う前提となる条件が満足されているか否かが判別される（ステップ２００）。この前提条件は、例えば、上流触媒の推定温度、車速、燃料カット履歴等についての条件である。このステップ２００で、前提条件が満足されていないと判定された場合には、強制パージの実行フラグがＯＦＦとされる（ステップ２０２）。

ＥＣＵ７０は、第１気筒群の吸入空気量、燃料噴射量、あるいは第１上流触媒の上流側に設けられた空燃比センサ３６の出力などに基づいて、第１気筒群の上流側に供給された余剰酸素量edosam1を算出するとともに、その余剰酸素量edosam1を積算した余剰酸素積算量eosasum1を算出している。上記ステップ２００で、前提条件が満足されていると判定された場合には、第１気筒群側の余剰酸素積算量eosasum1が第１上流触媒の最大酸素吸蔵量ecmax1以上であるか否かが判別される（ステップ２０４）。

図９から分かるように、余剰酸素積算量eosasum1が最大酸素吸蔵量ecmax1以上の場合には、余剰酸素は、第１上流触媒から溢れ出して、後流触媒３４に吸蔵されると判断できる。従って、この場合には、余剰酸素量edosam1が後流触媒３４の推定酸素吸蔵量eosasumADに加算される（ステップ２０８）。

一方、上記ステップ２０４で、余剰酸素積算量eosasum1が最大酸素吸蔵量ecmax1未満であった場合には、次に、余剰酸素積算量eosasum1が、第１上流触媒から余剰酸素が溢れ出すときの酸素量閾値ecmin1以上であるか否かが判別される（ステップ２０６）。図９から分かるように、余剰酸素積算量eosasum1が酸素量閾値ecmin1以上である場合には、余剰酸素は、第１上流触媒から溢れ出して、後流触媒３４に吸蔵されると判断できる。従って、この場合には、余剰酸素量edosam1が後流触媒３４の推定酸素吸蔵量eosasumADに加算される（ステップ２０８）。

これに対し、上記ステップ２０６で、余剰酸素積算量eosasum1が酸素量閾値ecmin1未満であった場合には、余剰酸素は、第１上流触媒に吸蔵され、後流触媒３４には流入しないと判断できる。従って、この場合には、余剰酸素量edosam1を後流触媒３４の推定酸素吸蔵量eosasumADに加算しない。

続いて、第２気筒群側についても上記と同様の計算が行われる。まず、第２気筒群側の余剰酸素積算量eosasum2が第２上流触媒の最大酸素吸蔵量ecmax2以上であるか否かが判別される（ステップ２１０）。その結果、余剰酸素積算量eosasum2が最大酸素吸蔵量ecmax2以上であった場合には、第２気筒群の上流側に供給された余剰酸素量edosam2が後流触媒３４の推定酸素吸蔵量eosasumADに加算される（ステップ２１４）。

一方、上記ステップ２１０で、余剰酸素積算量eosasum2が最大酸素吸蔵量ecmax2未満であった場合には、次に、余剰酸素積算量eosasum2が、第２上流触媒から余剰酸素が溢れ出すときの酸素量閾値ecmin2以上であるか否かが判別される（ステップ２１２）。その結果、余剰酸素積算量eosasum2が酸素量閾値ecmin2以上であった場合には、余剰酸素量edosam2が後流触媒３４の推定酸素吸蔵量eosasumADに加算される（ステップ２１４）。

これに対し、上記ステップ２１２で、余剰酸素積算量eosasum2が酸素量閾値ecmin2未満であった場合には、余剰酸素は、第２上流触媒に吸蔵され、後流触媒３４には流入しないと判断できる。従って、この場合には、余剰酸素量edosam2を後流触媒３４の推定酸素吸蔵量eosasumADに加算しない。

以上の計算により、後流触媒３４の推定酸素吸蔵量eosasumADを求めることができる。本ルーチンによれば、次に、この推定酸素吸蔵量eosasumADと、所定の基準値αとが比較される（ステップ２１６）。推定酸素吸蔵量eosasumADが基準値αを超えている場合には、後流触媒３４の酸素吸蔵量は十分であると判断できる。そこで、この場合には、強制パージの実行フラグがＯＮとされる（ステップ２１８）。強制パージの実行フラグがＯＮとされると、切換弁４６を操作することによって吸着材４２に排気ガスが流され、吸着材４２に溜まったＨＣが強制的にパージされる。この場合、切換弁４６を図２に示す状態とすることによって全部の排気ガスを吸着材４２に流入させてもよいし、切換弁４６を図８に示す状態とすることによって低温排気通路３２からの排気ガスのみを吸着材４２に流入させてもよい。

一方、上記ステップ２１６で、推定酸素吸蔵量eosasumADが基準値α以下である場合には、後流触媒３４の酸素吸蔵量は十分でないと判断できる。この場合には、強制パージの実行フラグがＯＦＦとされ、強制パージの実行が禁止される（ステップ２０２）。

以上説明したように、本実施形態によれば、後流触媒３４に酸素が十分に吸蔵されていることを条件として強制パージを実行する。このため、強制パージによって脱離ＨＣが急激に後流触媒３４に流入した場合であっても、後流触媒３４内が酸素不足となることを確実に防止することができる。よって、脱離ＨＣを確実に浄化することができ、大気中へのＨＣの排出をより確実に抑制することができる。

なお、本実施形態では、第１気筒群側から後流触媒３４に流入する余剰酸素量と、第２気筒群側から後流触媒３４に流入する余剰酸素量とをそれぞれ計算して加算することにより、後流触媒３４の酸素吸蔵量を算出しているが、第１気筒群と第２気筒群とが同様に制御される場合には、両気筒群から後流触媒３４に流入する余剰酸素量は等しいと考えられるので、代表して何れか一方の気筒群からの余剰酸素量を計算することによって後流触媒３４の酸素吸蔵量を算出するようにしてもよい。

上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ２１８の処理を実行することにより前記第５の発明における「強制パージ手段」が、上記ステップ２０４〜２１４の処理を実行することにより前記第５の発明における「酸素吸蔵量算出手段」が、上記ステップ２１６および２０２の処理を実行することにより前記第５の発明における「禁止手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態４．
次に、図１１乃至図１３を参照して、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

図１１は、本発明の実施の形態４における内燃機関の排気浄化装置の構成を説明するための模式的な図である。図１１に示すように、本実施形態では、内燃機関１０の排気通路に二次空気を供給する第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２を備えている。

第１エアインジェクション装置８０は、内燃機関１０の第１気筒群側の排気通路に二次空気を供給するための装置である。この第１エアインジェクション装置８０は、エアポンプ８４と、エアポンプ８４によって取り込まれた空気を第１気筒群の各気筒の排気ポートに注入するためのエア注入マニホールド８６と、エアポンプ８４とエア注入マニホールド８６との間の空気の流通を制御するための制御弁８８とを有している。

第２エアインジェクション装置８２は、内燃機関１０の第２気筒群側の排気通路に二次空気を供給するための装置である。この第２エアインジェクション装置８２は、エアポンプ９０と、エアポンプ９０によって取り込まれた空気を第２気筒群の各気筒の排気ポートに注入するためのエア注入マニホールド９２と、エアポンプ９０とエア注入マニホールド９２との間の空気の流通を制御するための制御弁９４とを有している。

このような第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２の作動は、ＥＣＵ７０によって制御される。

内燃機関１０が冷間始動される場合には、燃料の気化不足を補うための燃料増量制御が実施される。このため、筒内の空燃比が理論空燃比よりリッチになるので、内燃機関１０からＨＣが多く排出される。本実施形態では、内燃機関１０の冷間始動直後に第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２を駆動することにより、各気筒の排気ポートに二次空気を供給することができる。このため、冷間始動直後の排気ガスに多量に含まれるＨＣを排気ポート内で後燃えさせることができる。この後燃えにより、排気ガスの温度を高くすることができるので、上流触媒（スタートコンバータ１４，２４等）の温度をより早期に活性温度以上まで上昇させることができる。

第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２を駆動することが必要となるのは、冷間始動直後のみであるが、上流触媒の暖機が完了した後、故障診断（作動確認）のために第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２が駆動される場合がある。

故障診断のために第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２が駆動され、二次空気が供給されると、排気ガス中に余剰酸素が生ずる。そこで、本実施形態では、第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２の故障診断に同期して、吸着材４２の強制パージを実行することとした。これにより、第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２の故障診断時に供給される余剰酸素を有効に活用して、吸着材４２から脱離するＨＣを浄化することができる。

図１２は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンによれば、まず、強制パージの前提条件が満足されているか否かが判別される（ステップ３００）。このステップ３００の内容は、前述したステップ２００と同様である。このステップ３００で、前提条件が満足されていないと判定された場合には、第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２を強制駆動することを禁止するための禁止フラグがＯＮとされる（ステップ３０２）。更に、強制パージの実行フラグがＯＦＦとされる（ステップ３０４）。

一方、上記ステップ３００で、前提条件が満足されていると判定された場合には、次に、触媒温度センサ４０によって検出される後流触媒３４の温度tempADが所定の活性温度（例えば３００℃）を超えているか否かが判別される（ステップ３０６）。このステップ３０６で、後流触媒３４の温度tempADが活性温度を超えていないと判定された場合には、第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２の強制駆動を禁止する禁止フラグがＯＮとされ（ステップ３０２）、強制パージの実行フラグがＯＦＦとされる（ステップ３０４）。このような処理により、本実施形態では、後流触媒３４がまだ活性化していないときに強制パージが実行されることを確実に防止することができる。なお、本実施形態では、後流触媒３４の温度を触媒温度センサ４０によって測定するようにしているが、本発明では、内燃機関１０の運転状態に基づいた推定を行うことによって後流触媒３４の温度を求めるようにしてもよい。

上記ステップ３０６で、後流触媒３４の温度tempADが活性温度を超えていると判定された場合には、強制パージを実行すべき条件が整っていると判断できる。そこで、この場合には、まず、第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２の強制駆動を禁止する禁止フラグがＯＦＦとされる（ステップ３０８）。これにより、第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２の強制駆動の禁止が解除されるので、所定のタイミングで第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２が強制駆動され、故障診断が実施される。

本ルーチンによれば、次に、第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２が駆動されていることを示す駆動フラグがＯＮになっているか否か、および、診断結果が正常判定であるか否かが確認される（ステップ３１０）。

上記ステップ３１０で、駆動フラグがＯＮになっていること、および、診断結果が正常判定であることが確認された場合には、第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２が正常に作動しており、二次空気が供給されていると判断できる。そこで、この場合には、強制パージの実行フラグがＯＮとされる（ステップ３１２）。強制パージの実行フラグがＯＮとされると、切換弁４６が図２あるいは図８に示す状態に切り換えられることによって、吸着材４２に排気ガスが流され、吸着材４２に溜まったＨＣが強制的にパージされる。このようにして、本実施形態によれば、二次空気（余剰酸素）と、吸着材４２から脱離したＨＣとを同時に後流触媒３４に流入させることができる。このため、吸着材４２から脱離したＨＣを効率良く酸化させることができ、大気中へのＨＣの排出を確実に抑制することができる。

なお、図１２に示すルーチンのステップ３１０では、第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２の診断結果が正常判定であることを確認しているが、これに代えて、空燃比センサ３６，３８で検出される空燃比が、所定のリーン判定値より大きいことを確認するようにしてもよい。空燃比センサ３６，３８によって空燃比がリーンであることが確認できれば、正常判定を待たなくても、第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２が正常に作動して二次空気が供給されたと判断することができる。このため、上記と同様の効果が得られる。

また、上述した実施の形態では、第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２の故障診断のための強制駆動を同時に実行するものとして説明したが、本発明では、第１エアインジェクション装置８０の強制駆動と、第２エアインジェクション装置８２の強制駆動とを、時間をずらして別々に行うようにしてもよい。その場合、高温排気通路３０側の第１エアインジェクション装置８０の強制駆動を先に行い、その後に行う低温排気通路３２側の第２エアインジェクション装置８２の強制駆動に同期して強制パージを実行することが望ましい。図１３は、このような制御を行う場合にＥＣＵ７０が実行するルーチンを簡略化して示したフローチャートである。

図１３に示すルーチンによれば、まず、高温排気通路３０側の第１エアインジェクション装置８０の強制駆動が実行される（ステップ４００）。この強制駆動によって二次空気が注入されることにより、高温排気通路３０側に余剰酸素が生じるので、余剰酸素が後流触媒３４に流入する。その結果、後流触媒３４の酸素吸蔵量が増加する。

第１エアインジェクション装置８０の強制駆動が終了した後、低温排気通路３２側の第２エアインジェクション装置８２の強制駆動が開始される（ステップ４０２）。次いで、第２エアインジェクション装置８２の作動、および、先に駆動された第１エアインジェクション装置８０の作動が正常であるか否かが診断される（ステップ４０４）。その結果、それらの作動が正常であると判定された場合には、吸着材４２に溜まったＨＣの強制パージが実行される（ステップ４０６）。この強制パージにおいては、切換弁４６を図８に示す状態とすることにより、低温排気通路３２からの排気ガスのみが吸着材４２を通過するようにすることが望ましい。

上述した図１３のルーチンの処理によれば、低温排気通路３２側の第２エアインジェクション装置８２の強制駆動に同期して強制パージを実行することができる。これにより、比較的低温の排気ガスによって強制パージを行うことができるので、吸着材４２の温度上昇を緩やかにすることができる。それゆえ、吸着材４２に溜まったＨＣが一気に脱離することを防止し、ＨＣを徐々に脱離させることができる。このため、吸着材４２から脱離したＨＣを後流触媒３４で高効率に浄化することができ、脱離ＨＣが大気中へ排出されることを確実に防止することができる。

更に、本実施形態では、第２エアインジェクション装置８２の強制駆動の前に第１エアインジェクション装置８０の強制駆動を行うことにより、強制パージに先立って、後流触媒３４の酸素吸蔵量を予め上昇させておくことができる。このため、吸着材４２から脱離したＨＣを後流触媒３４でより確実に浄化することができ、脱離ＨＣが大気中へ排出されることをより確実に防止することができる。

なお、本実施形態では、内燃機関１０の第１気筒群に対する二次空気供給装置（第１エアインジェクション装置８０）と、第２気筒群に対する二次空気供給装置（第２エアインジェクション装置８２）とが別個に設けられている場合を例に説明したが、図１２のルーチンの制御は、第１気筒群と第２気筒群とに共用の二次空気供給装置を備えた排気浄化装置の場合にも適用可能である。

上述した実施の形態４においては、第１エアインジェクション装置８０および第２エアインジェクション装置８２が前記第６の発明における「二次空気供給装置」に、第１エアインジェクション装置８０が前記第７の発明における「第１の二次空気供給装置」に、第２エアインジェクション装置８２が前記第７の発明における「第２の二次空気供給装置」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ７０が、上記ステップ３１２の処理を実行することにより前記第６の発明における「強制パージ手段」が、図１２に示すルーチンの処理を実行することにより前記第６の発明における「同期手段」が、上記ステップ４０６の処理を実行することにより前記第７の発明における「強制パージ手段」が、上記ステップ４００および４０２の処理を実行することにより前記第７および第８の発明における「作動確認手段」が、図１３に示すルーチンの処理を実行することにより前記第７の発明における「同期手段」が、それぞれ実現されている。

１０ 内燃機関
１２，２２ 排気マニホールド
１４，２４ スタートコンバータ
１６，２６ アンダーフロアコンバータ
１８，２８ 排気通路
２０ 吸着装置
３０ 高温排気通路
３２ 低温排気通路
３４ 後流触媒
３６，３８ 空燃比センサ
４０ 触媒温度センサ
４２ 吸着材
４４ バイパス通路
４６ 切換弁
４８ 隔壁
５０ アクチュエータ
５２ 吸着材への入口
５４ バイパス通路への入口
７２ 低温排気通路からの排気ガスの流れ
７４ 高温排気通路からの排気ガスの流れ
８０ 第１エアインジェクション装置
８２ 第２エアインジェクション装置
８６，９２ エア注入マニホールド
８８，９４ 制御弁

Claims (8)

1. ＨＣを吸着する機能を有する吸着材と、
   前記吸着材をバイパスするバイパス通路と、
   高温排気通路と、
   前記高温排気通路を通る排気ガスに比して温度が低い排気ガスが通る低温排気通路と、
   前記吸着材への入口を封鎖することにより、前記高温排気通路および前記低温排気通路からの排気ガスが前記バイパス通路に流れるようにする吸着材封鎖状態と、前記バイパス通路への入口を封鎖することにより、前記高温排気通路および前記低温排気通路からの排気ガスが前記吸着材に流れるようにするバイパス通路封鎖状態とに切り換え可能な切換装置と、
   前記吸着材および前記バイパス通路の下流側に配置され、前記吸着材から脱離したＨＣを浄化可能な後流触媒とを備え、
   前記切換装置が前記吸着材封鎖状態にあるとき、前記低温排気通路からの排気ガスは、前記高温排気通路からの排気ガスと比べて、前記吸着材への入口に近い位置を流れることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記吸着材と前記バイパス通路とを隔てる隔壁を備え、
   前記切換装置が前記吸着材封鎖状態にあるとき、前記低温排気通路からの排気ガスは、前記高温排気通路からの排気ガスと比べて、前記隔壁に近い位置を流れることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記切換装置は、前記高温排気通路からの排気ガスが前記バイパス通路に流れるようにし、且つ、前記低温排気通路からの排気ガスが前記吸着材に流れるようにする第３の状態に、更に切り換え可能であることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記切換装置を前記バイパス通路封鎖状態として排気ガスを前記吸着材に流すことにより、前記吸着材にＨＣを吸着させる吸着処理を実行する吸着制御手段と、
   前記吸着処理の終了後であって、前記後流触媒が活性化した後に、前記高温排気通路からの排気ガスを前記バイパス通路に流し、且つ、前記低温排気通路からの排気ガスを前記吸着材に流すことにより、前記吸着材からＨＣを強制的に脱離させる強制パージを実行する強制パージ手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記切換装置を前記バイパス通路封鎖状態として排気ガスを前記吸着材に流すことにより、前記吸着材にＨＣを吸着させる吸着処理を実行する吸着制御手段と、
   前記吸着処理の終了後であって、前記後流触媒が活性化した後に、排気ガスの少なくとも一部を前記吸着材に流すことにより、前記吸着材からＨＣを強制的に脱離させる強制パージを実行する強制パージ手段と、
   前記後流触媒に吸蔵されている酸素の量を算出する酸素吸蔵量算出手段と、
   前記酸素吸蔵量算出手段により算出された前記後流触媒の酸素吸蔵量が所定値未満である場合には、前記強制パージの実行を禁止する禁止手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記切換装置を前記バイパス通路封鎖状態として排気ガスを前記吸着材に流すことにより、前記吸着材にＨＣを吸着させる吸着処理を実行する吸着制御手段と、
   前記吸着処理の終了後であって、前記後流触媒が活性化した後に、排気ガスの少なくとも一部を前記吸着材に流すことにより、前記吸着材からＨＣを強制的に脱離させる強制パージを実行する強制パージ手段と、
   前記吸着材および前記バイパス通路より上流側の排気系に二次空気を供給する二次空気供給装置と、
   前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチとする燃料増量を伴うことなしに前記二次空気供給装置を作動させる作動確認制御と、前記強制パージとを同時期に実行させる同期手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記切換装置を前記バイパス通路封鎖状態として排気ガスを前記吸着材に流すことにより、前記吸着材にＨＣを吸着させる吸着処理を実行する吸着制御手段と、
   前記吸着処理の終了後であって、前記後流触媒が活性化した後に、排気ガスの少なくとも一部を前記吸着材に流すことにより、前記吸着材からＨＣを強制的に脱離させる強制パージを実行する強制パージ手段と、
   前記高温排気通路の上流に二次空気を供給する第１の二次空気供給装置と、
   前記低温排気通路の上流に二次空気を供給する第２の二次空気供給装置と、
   前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチとする燃料増量制御を伴うことなしに前記第１の二次空気供給装置を作動させる第１の作動確認制御と、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチとする燃料増量制御を伴うことなしに前記第２の二次空気供給装置を作動させる第２の作動確認制御とを、時間をずらして別々に行う作動確認手段と、
   前記第２の作動確認制御と、前記強制パージとを同時期に実行させる同期手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記作動確認手段は、前記第２の作動確認制御に先立って前記第１の作動確認制御を行うことを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置。

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